[發(fā)明專利]一種高效穩(wěn)定的生產(chǎn)生物柴油的核殼型CeO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810180552.3
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108295834B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡蓉蓉;張妮;薛惠元;徐晶晶;劉忠文;劉昭鐵
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J37/10;B01J37/08;C11C3/10;C10L1/02
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發(fā)明公開了一種高效穩(wěn)定的生產(chǎn)生物柴油的核殼型CeO₂@CaO催化劑及其應(yīng)用，該催化劑是以CeO₂為核、CaO為殼，其中CeO₂核的直徑為100～300nm，CaO殼層的厚度為50～400nm，CaO占催化劑質(zhì)量的20％～70％，其是以納米氧化鈣和七水氯化鈰、尿素為原料，十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，經(jīng)水熱反應(yīng)后煅燒制備而成。本發(fā)明催化劑用于催化生產(chǎn)生物柴油的效率高，多次循環(huán)使用之后仍具有很高的催化活性，穩(wěn)定性好，易分離，便于多次回收利用，使用成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物柴油制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)生物柴油的核殼型 CeO₂@CaO催化劑及應(yīng)用。

背景技術(shù)

進入21世紀(jì)以來，石油資源日益減少，而其需求量卻逐年遞增。同時化石燃料的燃燒導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到破壞，產(chǎn)生霧霾、溫室效應(yīng)、環(huán)境污染等問題嚴(yán)重影響著人們的生活和健康。能源危機和環(huán)境污染已經(jīng)成為全人類面臨的重大課題，人們開始尋找新的清潔、環(huán)保、綠色的可再生能源。生物柴油是以可再生的油脂資源(如動植物油脂、微生物油脂以及餐飲廢油等)為原料制得的主要成分為長鏈脂肪酸甲酯的液體燃料，具有與石油柴油相近的性能，生物柴油因具有可再生性、環(huán)境友好性、不含硫和芳香烴化合物、無毒、可降解性、高十六烷值、良好燃料性、安全性、便于運輸和儲存、潤滑性優(yōu)良等諸多優(yōu)點越來越受到人們的關(guān)注，素有“綠色柴油”之稱，是優(yōu)質(zhì)的石化燃料替代品。

生物柴油的制備方法分為物理法和化學(xué)法，物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法；化學(xué)法包括高溫?zé)崃呀夥ê王ソ粨Q法。目前工業(yè)上生產(chǎn)生物柴油的主要方法是酯交換法，即用各種動植物油脂、微生物油脂以及餐飲廢油等與甲醇等低碳醇類物質(zhì)在催化劑作用下反應(yīng)而生成。酯交換法包括：酸或堿催化法、生物酶法、工程微藻法和超臨界法。固體堿金屬催化法生產(chǎn)生物柴油，采用的催化劑價格低廉，且可重復(fù)回收利用，反應(yīng)裝置簡單，操作方便，反應(yīng)條件溫和，是近年來研究的熱點。

現(xiàn)有技術(shù)催化制備生物柴油用的固體堿催化劑主要為CaO，其價格低廉，操作方便，在生物柴油生產(chǎn)上具有廣泛的應(yīng)用前景，然而單純的CaO使用后容易失活，重復(fù)利用性不好。因此，對CaO的改性研究成為人們關(guān)注的重點。文獻(Y.C. Wong,Y.P.Tan,Y.H.Taufiq-Yap,I.Ramli,H.S.Tee.Biodiesel production via transesterificationof palm oil by using CaO-CeO₂mixed oxide catalysts[J]. Fuel,2015,162.)報道了一種復(fù)合型CaO-CeO₂催化劑，它與CaO相比，提高了循環(huán)過程中的收率，但在循環(huán)六次后，與CaO一樣活性驟降至30％以下。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有生物柴油固體堿催化劑存在的穩(wěn)定性差、收率低等不足，提供一種具有核殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更好和收率更高的固體堿催化劑。該催化劑可用于催化制取生物柴油并實現(xiàn)催化劑的高效循環(huán)利用。

針對上述目的，本發(fā)明提供的催化劑是以CeO₂為核、CaO為殼，其中CeO₂核的直徑為100～300nm，CaO殼層的厚度為50～400nm，CaO占催化劑質(zhì)量的 20％～70％。

本發(fā)明催化劑中，優(yōu)選CaO占催化劑質(zhì)量的40％～60％，其中CeO₂核的直徑為150～200nm，CaO殼層的厚度為250～350nm。

上述催化劑由下述方法制備得到：按照催化劑中CaO的質(zhì)量百分含量為20～ 70％稱取納米氧化鈣和七水氯化鈰，將納米氧化鈣和七水氯化鈰加入蒸餾水中，并加入十六烷基三甲基溴化銨和尿素，混合均勻后加入水熱釜中，在80～100℃下反應(yīng)12～24小時，反應(yīng)完后抽濾、洗滌、烘干、800～900℃煅燒3～6小時，得到核殼型CeO₂@CaO催化劑。